雨养条件下植物生长调节剂对冬小麦根系生长和产量形成的调控研究

为了探讨雨养模式下植物生长调节剂协同调控冬小麦根系生长和产量形成的机理,在华北平原雨养条件下,研究烯效唑和矮壮素复配剂以及清水对照对冬小麦产量形成、群体数量和根系生长的影响。结果表明:植物生长调节剂处理显著提高冬小麦穗数和籽粒产量,但是对小穗数和穗粒数没有显著影响。植物生长调节剂可以促进冬小麦冬前分蘖,明显提高生育前期群体数量。植物生长调节剂处理下,冬小麦分蘖期单株根系根长和根表面积显著降低,但是冬小麦单株根直径、根条数、根重和根冠比显著增加。植物生长调节剂处理主要影响冬小麦分蘖期0~30 cm土层的根长密度和0~50 cm土层的根重密度,而对深层土壤中的根长密度和根重密度影响较小。植物生长调节剂可以协同调控冬小麦根系生长和分蘖形成,从而有利于塑造合理群体结构和提高产量。     

氮肥对棉花根系载铃量的效应研究

本文研究了不同氮肥水平条件下棉花根系生理活性的变化与根系载铃量的特点。结果表明,氮肥能提高棉花根系干重和根系的生理活性,不同氮肥水平下又以N150kg/hm~2的根系生理活性较高;0～15cm耕层的根系为根系干重和根系生理活性的活跃层,其根干重占总干重的90％以上,根系生理活性占总量的70％～90％;不同氮肥水平下,也以N150kg/hm~2单株成铃较多;根系载铃量、根系载荷能力、根活性载铃量、根活性载荷能力也以N150kg/hm~2处理稍高,而且全生育期中较为平衡。     

不同滴水量对冬小麦根系时空分布及耗水特征的影响

为揭示滴水量对冬小麦根系生长和耗水特征的影响规律,以新冬18号为材料,田间研究了1620 m3/hm2（W1）、1950 m3/hm2（W2）、2400 m3/hm2（W3）、2850 m3/hm2（W4）4种滴春水处理对0～100 cm土层含水量空间变异、0～60 cm土层根系生长和产量分布的影响。结果表明,随着滴水量的增加,增加各土层的含水量,毛管间距1/2处0～40 cm土层含水量增幅远大于毛管处;增加0～60 cm根干质量密度、根长密度和根系活性,且毛管间距1/2处的增幅远大于毛管处;产量增加显著,距毛管第3行产量增幅远大于毛管第1行,以W4最高,为7827．5 kg/hm2,水分利用效率为1．19 kg/m3,滴水量占总耗水量的54．9％,显著减少40～100 cm的土壤储水消耗。北疆冬小麦春季适宜总滴水量在2850 m3/hm2左右,每次滴水量在525 m3/hm2左右,以保证远离毛管区域小麦生长的水分需要。     

条带深松对不同密度玉米群体根系空间分布的调节效应

为探究条带深松耕作(SS)对密植玉米群体根系空间分布与容纳量的调节效应,本试验设置3个种植密度(低密：4.50万株 hm^-2、中密：6.75万株 hm^-2、高密：9.00万株 hm^-2),以土壤免耕(NT)为对照,利用小立方原位根土取样器,通过“3D monolith”根系空间取样方法,比较研究玉米个体与群体根系的空间分布对种植密度与土壤耕作方式的响应。结果表明,单株根长受种植密度影响显著,在0~50 cm土层中(每10 cm为一土层),高密种植的单株根长较低密种植减少110.31、43.18、15.73、10.49和17.45 m;在高密种植条件下,与土壤免耕比,条带深松耕作增加20~30 cm、30~40 cm、40~50 cm土层中的单株根长13.32%、19.80%、47.20%;单株根干重与单株根长的变化一致。种植密度对群体总根长的影响不显著,却显著影响群体根系的空间分布。与低密种植比,高密种植的植株中心根长密度在0~10 cm、10~20 cm土层中分别降低3.82 cm cm^-3、0.62 cm cm^-3,但植株之间的根长密度在0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm、30~40 cm土层中分别增加1.13 cm cm^-3、0.18 cm cm^-3、0.06 cm cm^-3、0.05 cm cm^-3;在高密种植条件下对土壤进行条带深松耕作,与土壤免耕比,植株中心的根长密度在0~10 cm土层中降低16.10%,在10~20 cm、20~30 cm土层中却分别增加47.45%和13.37%,植株之间的根长密度在20~30 cm、30~40 cm、40~50 cm土层中分别增加50.26%、30.72%和106.15%;条带深松耕作显著提高密植玉米群体下层根系的容纳量。高密条件下条带深松耕作增加了群体根干重、深层根系量、植株间根系分布及根表面积,进而增加了地上部群体叶面积指数及地上部干重,最终促进产量显著提高。说明密植群体通过条带深松耕作改善了群体的根系空间分布,减弱了上层根系的拥挤,通过增加深层土壤根系量及植株之间根系量增加了群体根系容纳量,发挥了密植群体根系功能,实现了密植群体的高产。     

稻草还田对免耕水稻根系生长及空间分布的影响

研究了稻草还田对免耕抛秧水稻立苗期根系生长及成熟期根系空间分布的影响。结果表明,稻草还田显著或极显著提高了立苗期免耕水稻根冠比、单株根生物量、总根数、白根数、单条根长、根毛区长、一次分枝、二次分枝根数量、根系活力和超氧化物歧化酶(SOD)活性,对根系的伸长、生长起到明显的促进作用。稻草还田明显提高了水稻产量及免耕抛秧水稻0~10cm土层根系干重和根系体积,6t/hm²稻草还田量比对照0~10cm土层根系干重和根系体积分别高29.85%、41.62%,产量提高11.18%,差异均达显著水平。     

豫谷1号和青狗尾草RIL群体根系变异和垂直分布

根系在谷子生长发育过程中起着极为重要的作用。本试验以豫谷1号和青狗尾草杂交衍生的RIL群体196个家系为材料, 采用根管土柱栽培实测根系性状的方法, 调查谷子根系性状的变异及在土壤中垂直空间的分布情况。结果表明, 谷子单株根系长度平均为(89.42±32.67) m, 单株根系总面积平均为(2.74±0.93) dm², 单株根系总体积平均为(30.94±13.93) mL, 单株根系根直径平均数为(0.52±0.06) mm, 单株根系平均干重为(0.98±0.45) g, 除根系直径外, 各根系性状在家系间均表现很高的变异系数; 单株根量垂直分布分析表明, 谷子根深可到2.4 m, 90%的根量分布在0~200 cm范围之内, 根量在土壤中整体分布呈“8”型架构; 根系性状和地上农艺性状的相关分析表明, 单株地上生物量和单株籽粒产量与地下根量呈极显著正相关, 是根系选择的间接指标。     

不同栽培模式对旱作冬小麦根系生长 时空分布及水分利用的影响

为了研究不同栽培模式对旱作冬小麦根系生长时空分布以及水分利用的影响,利用2个旱作冬小麦品种在覆膜、覆盖有机肥、播量减半、追施氮肥等单因子或综合栽培条件下进行大田实验,测定冬小麦不同生育期的根系生长特征参数和水分消耗特征,综合最终产量及水分利用效率。结果表明,半干旱地区覆膜和有机肥由于明显的保水优势,能提高小麦花后各层根重,尤其是花期60 cm以下深层根量分布,促进水分利用;覆膜和有机肥综合应用时根系生长不一定累积增加,但是产量和水分利用效率提高4%以上;覆膜小麦根系群体调节能力强,播量减半处理后根重增加,产量受影响较低;拔节期追肥显著提高土壤深层根量,使冬小麦土壤水分消耗时间后移,同时配施有机肥使‘长旱58’产量达到7.0 t/hm2,在所有栽培模式中最具产量优势;不同小麦品种对于栽培模式的响应不同,应结合实际生产采用最佳栽培模式以提高产量和水分利用效率。综合以上,不同栽培模式的综合应用将是半干旱地区旱作农业进一步提高产量和水分利用效率可行途径。     

甬优系列籼粳杂交稻根系形态与生理特征

以甬优籼粳杂交稻群体(A)为研究对象,在稻麦两熟制机插高产栽培条件下,以三系杂交粳稻群体(B)、超级常规粳稻(C)和超级杂交籼稻群体(D)为对照的试验,旨在揭示甬优系列籼粳杂交稻超高产根系形态生理特征。结果表明:(1)在生育中、后期,A的根系干重、地上部干重、根尖数、根系长度、根系表面积、根系体积及根冠比均显著高于B、C和D。(2)抽穗期不定根(根径0.3 mm)的根尖数、根系长度、根系表面积和根系体积占总根的比例表现为A大于B和C,小于D;细分支(根径≤0.1 mm)与粗分支(0.1 mm根径≤0.3 mm)的根尖数、根系长度、根系表面积和根系体积占总根的比例均表现为A大于D,小于B和C。抽穗期土层0~5 cm、5~10 cm和10~15 cm范围根干重占根系总干重的比例表现为A大于B和C,小于D;土层15~25 cm、25~35 cm、35~45 cm、45~55 cm范围根干重占根系总干重的比例表现为A大于D,小于B和C。(3)A抽穗后根系总吸收面积、根系活跃吸收面积、根系伤流强度以及根系氧化力和根系还原力均高于B、C和D。与杂交粳稻、常规粳稻和杂交籼稻相比,甬优系列籼粳杂交稻具有根冠协调水平高、群体根量大、分支结构优、根系深扎性好以及中、后期生理活性强等优势,这种根系特征为其超高产的实现提供了重要保障。     

锌肥对干旱胁迫下冬小麦根系生长发育及产量的影响

为探究锌肥在干旱胁迫下对冬小麦根系生长发育及产量的影响,以洛旱6号小麦为供试材料,采用盆栽控水的方法模拟干旱胁迫,设置T1(正常灌溉+0 mg/kg锌)、T2(正常灌溉+1 mg/kg锌)、T3(干旱胁迫+0 mg/kg锌)、T4(干旱胁迫+1 mg/kg锌)4个处理,研究了锌肥对干旱胁迫下小麦根系形态结构、生理活性及单株产量的影响。结果表明,与T1处理相比,T3处理总体上小麦总根长、根平均直径、根总表面积和根总体积显著降低,根毛密度和根毛直径显著减少,而根毛长度差异未达显著水平。根毛结构因干旱胁迫受损,细胞壁变薄,未见细胞核,大部分细胞器解体,内含物消失,根毛衰亡。根系锌含量、生长素含量及根系活力下降,最终表现为单株产量显著降低。与T3处理相比,总体上T4处理的根系总长、根平均直径、根总表面积和根总体积显著增加,根毛密度和直径明显增大,根毛结构完整,细胞核清晰可见,内含物充实,根毛生长良好。根系锌含量、生长素含量和根系活力显著上升。研究还发现,与T3处理相比,T4处理下小麦单株穗数、穗粒数、千粒质量和单株产量分别增加了6.25%,8.01%,6.87%和50.00%。综合分析可知,在豫西旱地生态条件下,增施锌肥能增强小麦根系在干旱胁迫下的稳定性,改善小麦根系发育状况。因此,增施锌肥对缓解干旱胁迫下小麦减产有重要作用。     

夏玉米施氮量对后茬冬小麦土壤氮素供应与利用的影响

在冬小麦施氮144 kg/hm2的基础上,研究了夏玉米4个施氮量(0,90,180,270和360 kg/hm2)对后茬冬小麦生长期间土壤硝态氮含量变化、无机氮供应以及小麦氮素吸收与利用的影响。结果表明:与玉米不施氮(简称不施氮)相比,玉米施氮(简称施氮)0~200 cm土壤硝态氮含量在冬小麦生长期间显著增加,自冬小麦拔节起,0~40,0~130和0~200 cm 3层深的土壤硝态氮含量均随着玉米施氮量(简称施氮量)的增加而明显递增;与冬小麦播种时相比,不施氮0~130 cm土壤无机氮减少156 kg/hm2,施氮90 kg/hm2该层土壤无机氮富积41 kg/hm2,且富积量随着施氮量继续增加而递增;随着施氮量增加,冬小麦收获时的植株吸氮量和子粒氮素积累量均增加;当施氮量低于180 kg/hm2时,植物氮素积累量在不同施氮量之间无显著差异;当施氮量低于270 kg/hm2时,不同施氮量的子粒氮素积累量差异不明显。在本试验条件下,冬小麦子粒氮肥利用率随着施氮量增加而递增,但差异不显著。     

基于养分平衡和土壤测试的冬小麦氮素优化管理方法研究

以养分平衡和土壤测试为基础,把氮素供应与作物氮肥特性结合起来,通过田间试验研究冬小麦分期优化供氮量。结果表明：冬小麦播种前0~30cm土壤Nmin大于30 kg/hm2时,不施基肥（氮）,足以满足冬小麦从播种到返青期对氮素的需求;返青期保证供氮量90 kg/hm2 (0~60 cm土壤Nmin+肥料氮),可以满足冬小麦从返青期到拔节期对氮素的需求;拔节期保证供氮量100 kg/hm2 (0~90 cm土壤Nmin+肥料氮),可以满足冬小麦从拔节期到收获期对氮素的需求,最终达到目标产量。上述返青期90 kg/     

北疆高产棉花根系构型与动态建成的研究

在大田条件下,研究棉花根系构型分布和动态建成结果表明,北疆高产棉花根系生物量的积累呈S型曲线,其中线性增长期从6月下旬(盛蕾期)至7月下旬(盛花期),较地上部相应时期早约10d。随种植密度的增大,根系生长率下降、快速生长期提前。根系在土壤中的下伸过程呈S型曲线,构型分布符合Y＝Ae-Bx指数方程,有52．4％、65．8％和73．3％以上的根量分别集中在地表20cm、30cm和40cm深的土层内,80．6％以上的根量集中在植株行间两侧0～15cm土体内。与内地棉区相比,北疆棉花根量小,但生产力更高。     

不同施氮时期对冬小麦根系衰老的影响

采用温室盆栽和田间土柱栽培的方法研究了不同施氮时期对冬小麦根系衰老的影响。结果表明,冬小麦根系从开花后14天开始加速衰老,与籽粒灌浆速率高峰期相对应。20～40cm和40～100cm土层根衰老迟于0～20cm土层根。根系衰老与旗叶衰老、及与籽粒灌浆速率密切相关。20～40cm和40～100cm土层中的根对旗叶衰老有较大影响;在籽粒形成期,0～20cm土层根对粒重形成的作用大,到灌浆期,20～40cm和40～60cm土层根对粒重形成起重要作用。鲁215953和鲁麦14品种分别于拔节期和挑旗期追施氮肥,可延缓小麦根系的衰老,提高籽粒灌浆速率,增加粒重和产量。     

不同土壤水分条件下冬小麦根系分布规律研究

为了探讨不同土壤水分条件下冬小麦根系在土壤深度中的分布规律,为精细化农田灌溉提供技术支撑.采用池栽定量灌溉的方法,在冬小麦的几个主要生长发育期进行0～10 cm,10～20 cm,20～30 cm土壤层次的根系鲜重、干重测定并计算不同层次土壤中的根系占整个根系干重的百分数.结果表明0～10cm土壤中根干重占总重80％以上,10～20cm土壤中根干重占总重10％以上,20～30cm土壤中根干重占总重5％左右.小穗型品种山农20根干重顺序孕穗期是轻度干旱＞水分过量、干旱和适宜水分,开花期是适宜水分＞轻度干旱＞水分过量＞干旱.大穗型品种山农21根干重顺序孕穗期是适宜水分＞水分过量＞轻度干旱＞干旱,开花期是适宜水分＞水分过量＞轻度干旱＞干旱.在干旱型生产上多采用小穗型品种,根系强大,可减轻干旱危害,小麦全生育期生产上以灌溉水为宜.     

种植方式对寒地冬小麦土壤水分利用及产量的影响

为明确不同种植方式下寒地冬小麦土壤水分效应对根系形态及产量形成的影响,试验采用垄沟播种和传统平播,对黑龙江省冬小麦的土壤水分及产量进行了研究。结果表明:小麦生育中后期沟播土壤水分显著高于平播,分蘖初期20~30cm、30~40cm、40~50cm沟播下土壤体积含水率显著高于平播种植方式,分别提高9.87%、7.82%、4.17%;沟播塑造了较优的根系形态,提高了土壤水分的利用状态,灌浆中后期灌浆速率增加,显著提高粒重,较平播产量提高14.10%,产量增加553kg/hm²。沟播是寒地冬麦区较为安全理想的种植模式。     

春小麦根系生长动态研究

用玻璃管观测法研究了四个春小麦品种在不同施氮肥水平下和在无灌溉条件下的根系生长动态.用固定样方法调查了地上部分的生长发育动态.于成熟期测定了地上、地下生物量,分析了不同施肥、土壤水分对小麦生长的影响.结果表明,高施肥量可促进地上部分生物量增加,但使地下部分生物量减少;无灌溉条件下春小麦地下地上生物量比值高于灌溉条件下的春小麦.     

氮磷肥对旱地小麦土壤水分与根系特性的影响

为给旱地小麦合理使用氮磷肥提供理论依据,于山西农业大学闻喜试验基地采用大田试验研究氮磷肥对旱地小麦土壤水分和根系特性的影响。结果表明：增加施氮量,可提高氮磷比为1:0.5返青至抽穗期土壤蓄水量和各生育期根系活力、根系总长、总体积、总面积和总投影面积,而降低了氮磷比为1:1各生育期土壤蓄水量、根系活力、根系总长、总体积、总面积和总投影面积。增加施磷量,可提高返青至抽穗期土壤蓄水量,而降低了开花期、成熟期土壤蓄水量,可增加各生育时期根系活力、根系总长、总体积、总面积和总投影面积,可增加0~80 cm各土层的根系长度、体积、根系面积和投影面积,且除60~80 cm土层根系体积,均达显著水平。总之,施氮量为150 kg/hm²,且氮磷比为1:1在旱地小麦水肥协作方面效果最佳。     

围场地区紫花苜蓿土壤水分动态变化与根系分布状况研究

(中国农业大学水利与土木工程学院,北京 100083)     

氮素分期优化管理对冬小麦产量和籽粒品质的影响

采用田间试验,对氮素分期优化管理方法对小麦籽粒品质的影响进行了研究,以期为高产、优质、资源高效、环境保护等多重目标并重的养分资源优化管理提供理论依据.结果表明:氮素供应量最优的处理(冬小麦返青期氮素供应量即0～60 cm土壤Nmin+肥料氮为90 kg/hm2,拔节期追氮量即施用肥料氮30 kg/hm2)的冬小麦籽粒产量和其他氮素供应量处理没有显著差异;氮素供应量最优的处理冬小麦籽粒的粗蛋白和面筋含量显著低于在返青期和拔节期供氮量都高的处理(冬小麦返青期氮素供应量即0～60 cm土壤Nmin+肥料氮为150kg/hm2、拔节期追氮量即施用肥料氮90kg/hm2),但与其他处理相比差异不显著;以高产、资源高效和环境保护为前提的冬小麦氮肥分期优化施用量获得了最高产量的同时兼具较好的小麦籽粒品质.